Interruptor de Circuito por Falla de Arco (AFCI) Para Sistemas Fotovoltaicos—Parte(III)

3.0 Recomendación

Según el estándar, hay varias marcas de inversores con la función de protección AFCI. Como Growatt, Solis, Huawei, etc.
para un sistema con una vida útil de 25 años, recomendamos encarecidamente elegir inversores como las de las marcas superiores que tienen la función de protección AFCI para evitar que un arco muy pequeño arruine todo su sistema fotovoltaico o incluso otras propiedades.

4.0 Evaluación de cadenas fotovoltaicas con comprobador de instalaciones fotovoltaicas

MI 3108 EurotestPV es un comprobador fotovoltaico combinado y un comprobador de seguridad de instalaciones eléctricas. Permite realizar pruebas completas de instalaciones eléctricas de acuerdo con las normas EN 61557 y además realiza todas las pruebas necesarias requeridas en instalaciones fotovoltaicas (FV) monofásicas. Esto incluye todas las pruebas requeridas por EN 62446, pero también incluye la gráfica I -V, el cálculo de los valores STC como lo requiere la EN 61829 y las mediciones de potencia en los lados de CC y CA del inversor. La unidad está diseñada para las exigentes condiciones de trabajo (hasta 1000 V, con 15 A CC). Para mejorar en gran medida la seguridad del usuario, el MI 3108 EurotestPV viene con la sonda de seguridad fotovoltaica que garantiza una desconexión segura en todo momento.

FUNCIONES DE MEDICIÓN

Instalaciones fotovoltaicas:

  1.  Mediciones en el lado de CC de la instalación fotovoltaica:

• Voltaje, corriente, potencia;

• Voc (voltaje de circuito abierto) e Isc (corriente de cortocircuito);

• Curva I – V de módulos fotovoltaicos y strings;

• Irradiancia;

• Temperatura del módulo.

  • Medidas en el lado de CA de la instalación fotovoltaica:

• Voltaje, corriente, potencia;

• Eficiencia del módulo fotovoltaico, inversor, cálculo del sistema fotovoltaico.

Instalaciones eléctricas:

• Resistencia de aislamiento;

• Continuidad de conductores PE;

• Impedancia de línea;

• Impedancia de bucle (subfunciones con alta corriente y sin disparo RCD);

• Prueba de RCD (tipo AC, A y B);

• Resistencia a tierra;

• corriente alterna (carga y fuga);

• Tensión TRMS, frecuencia, secuencia de fases;

• Potencia, energía, armónicos.

Con el probador integral del sistema fotovoltaico, podemos medir la curva I-V y el aislamiento de conexión a tierra de la cadena fotovoltaica, y según la curva I-V, puede calcular la impedancia en serie de las cadenas.

Según la Figura 1-4, podemos ver que, si la cadena fotovoltaica tiene un problema en la conexión en serie, por ejemplo, si la caja de conexiones no está bien soldada, o la conexión MC4 no es adecuada o el conductor del cable está roto, causará el arco de la serie. Al comparar la impedancia de la serie con todas las cadenas, si la impedancia de la serie es más alta de lo normal, significa que esta cadena tiene un problema de conexión en serie.

Si la cubierta de aislamiento del cable de conexión se rompió, el aislamiento de la conexión a tierra será inferior a 2 MΩ, los cables de aislamiento rotos causarán el arco en paralelo o el arco de tierra. 

5.0 Causas detalladas de la falla de arco en un Sistema fotovoltaico

Para los sistemas fotovoltaicos, el diseño tiene la función de detectar arcos en serie en el cableado de CC o en las cajas de conexiones. En el caso de un arco, el circuito AFCI alertará a la CPU de control principal del inversor e interrumpirá el proceso de conversión de energía, interrumpiendo así el flujo de corriente CC y reduciendo las posibilidades de incendios relacionados con el cableado de CC.

Hay que destacar que antes de restablecer una alarma por arco (incluso si ha sido, o parece ser, un disparo en falso), se DEBE inspeccionar el sitio. ¡CADA VEZ QUE OCURRE UNA FALLA DE ARCO!

Posibles causas de falla de arco:

  • Las conexiones en las cajas de conexiones pueden degradarse (oxidarse) con el tiempo, creando puntos calientes.
  • Las conexiones de terminales de tipo tornillo pueden aflojarse debido a cambios de temperatura.
  • Una longitud de pelado de cable inadecuada puede provocar que el aislamiento del cable quede atrapado en las terminales.
  • El prensado inadecuado de las terminales de CC da como resultado conexiones sueltas y formación de arcos.
  • El montaje incorrecto del conector hace que la conexión no se “bloquee” y se forme un arco.
  • Los conectores de CC no acoplados completamente provocan la formación de arcos.
  • Los animales que muerden cables sueltos o expuestos y que a su vez son sometidos a fricción contra la estantería del sistema también pueden provocar arcos en serie.
  • Los paneles fotovoltaicos están agrietados o dañados.
  • El firmware no está actualizado
  • La placa AFCI está dañada o la conexión al DSP está dañada

Todas estas son condiciones comunes y se identifican fácilmente con una inspección visual rápida. En primer lugar, el arco deja alguna evidencia. Puede haber decoloración del cableado y las estanterías, conectores y aislamiento fundidos o incluso cajas de conexiones quemadas en la parte posterior de los paneles. Una inspección visual rápida puede localizar estos problemas de forma muy confiable. Un tirón suave de los cables de CC, ya sea en las conexiones tipo home run, en las conexiones de panel a panel o en la caja combinadora / caja de cableado, puede localizar cables que se hayan soltado o que no hayan terminado correctamente. La siguiente imagen es un ejemplo de conexiones de CC terminadas incorrectamente en una caja de cables y el restablecimiento sin inspección posterior de una falla de arco sin verificar correctamente todas las conexiones de CC. El circuito de CC incluye todas las conexiones, incluso las del inversor.

Las conexiones de engarzado defectuosas o las conexiones que no están completamente acopladas se pueden encontrar utilizando el mismo método de inspección. No se concentre únicamente en los conectores instalados en campo. Ha habido muchos casos en los que la conexión engarzada desde fábrica en el panel fotovoltaico fue la causa de los problemas de arco. Lo mismo ocurre con las cajas de conexiones fotovoltaicas. Pueden ocurrir daños entre la fábrica y el sitio o los diodos pueden fallar, lo que puede causar un arco en serie y provocar una falla de arco. El método visual es muy fácil, no requiere herramientas especiales y es eficaz para señalar la falla de un componente. A continuación, se muestra un ejemplo de conexiones no acopladas y que causan fallas de arco.

Si no se encontró alguna causa obvia del arco, se utiliza el probador de sistemas fotovoltaicos para evaluar que las cadenas fotovoltaicas están en buenas condiciones.

Si después de todas estas pruebas no se encuentra ningún defecto, entonces es seguro asumir que ha ocurrido una alarma en falso. En este caso, restablezca la falla y observe el inversor para ver si falla inmediatamente de nuevo. Si es así, el circuito AFCI puede estar defectuoso y el inversor debe reemplazarse. Si no es así, intente registrar las condiciones exactas cuando ocurre la falla del arco. La falsa alarma puede deberse a la detección de sensibilidad o a que el AFCI tiene una capacidad antiinterferente deficiente. También puede que no sea un problema de sensibilidad, sino un problema relacionado con el clima. Verifique el clima local para ver si hubo alguna condición especial que pueda haber contribuido a la presunta falsa alarma.  

Recuerde, una simple tormenta también puede disparar fallas en un sistema, incluidas fallas de arco que solo ocurren cuando el cableado está húmedo. Finalmente, informe cualquier hallazgo al fabricante del inversor. Su aportación es muy valiosa en el perfeccionamiento continuo del equipo. Un fabricante prueba muchas condiciones para causar una falla, pero nada puede replicar completamente las condiciones en sus sitios en el mundo real.

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